К наиболее известным научным достижениям Моисеева относится создание возглавляемым им коллективом ученых математической модели вероятных последствий ядерной войны для биосферы Земли (концепции «ядерной зимы» и «ядерной ночи»). Данная модель послужила научным подтверждением катастрофических последствий применения ядерного оружия для Земли в целом и оказала заметное влияние на мировую политику, в частности стимулировала переговоры между ведущими державами о сокращении ядерных вооружений.
В 1990-е гг. Моисеев опубликовал ряд заметных работ по философской, экологической, образовательной и социально-политической тематике. В частности, в них развита концепция «универсального эволюционизма», объединяющая эволюцию неживой природы, жизни, человека и общества в единое целое. Современный тип развития человеческого общества Моисеев характеризует как ведущий к глобальному кризису цивилизации и создающий перед человечеством фундаментальные экологические, социальные и политические угрозы.
Исследования антропогенного воздействия на процессы в биосфере привели Моисеева к оригинальной концепции универсального эволюционизма, в рамках которой он пришел к новому пониманию принципов коэволюции человека и природы и понял необходимость новых нравственных императивов в качестве условия сохранения человека как биологического вида на планете. Возможные пути выхода из глобального кризиса он видел прежде всего в осознании человечеством угрозы его существованию как главнейшей проблемы современности и постепенном переходе на рельсы иного типа цивилизационного развития, основанного на коэволюции общества и природы. Ключевым для такого перехода Моисеев считает развитие образования, базой которого должно служить новое миросозерцание, исходящее из понимания фундаментальной взаимосвязи природы, человека и общества на Земле.
Идея о коэволюции природы и общества, прежде всего биосферы и человека, выдвинута в качестве направления развития, при следовании которому могут быть разрешены экологические проблемы. Его интересовали возможные изменения биосферы, ее характеристик, обусловленные активной деятельностью человека. Моисеев считал, что выход из создавшейся ситуации лишь один – достижение гармонии в отношениях между обществом и природой: «Мне хочется назвать ХХ век не веком катастроф, как иногда его называют, а веком предупреждения. События нынешнего века позволили нам заглянуть за горизонт – мы увидели лицо реальности, которая нас может ожидать – ожидать нас всех, все человечество. Пережитые годы и события нас действительно предупреждают. Но одновременно и дают нам шанс, ибо мы поняли – еще многое сделать не поздно. Но для этого нужны Коллективные Решения и Коллективная Воля!.. Если человек не найдет нужного ключа в своих взаимоотношениях с Природой, то он обречен, каковы бы ни были политика, демократия, государственное устройство, желания и стремление сильных мира сего!» (1995).
Анализируя понятие ноосферы, Моисеев был склонен считать, что это не новая сфера, сфера Разума, а качественно новая эпоха в развитии планеты, в которой осуществляется коэволюция человека и биосферы. Коэволюция человека и биосферы – это «такое развитие человечества, которое не нарушает стабильности биосферы, ее гомеостаза, сохраняет необходимый для человечества эволюционный канал» (1998). Вступление в эпоху Ноосферы, по мнению Моисеева, должно произойти не как бифуркационный скачок, ибо любой бифуркационный механизм может развиваться в совершенно непредсказуемом направлении и привести в конечном итоге к гибели человечества. Человечество с самого начала должно контролировать этот переход, разрабатывать определенную стратегию, стратегию Разума. «Нужно говорить, что общество способно обеспечить режим коэволюции с биосферой в том случае, если деятельность людей не допустит новой бифуркации, перехода биосферы в новый канал своей эволюции...» (1999).
Особое место в трудах Моисеева занимают вопросы о судьбе России в глобализирующемся мире. Процессы, происходившие в России в 1990-е гг., он трактует как катастрофические, создавшие угрозу самому ее существованию. Для подъема России в этих условиях, согласно Моисееву, необходимо в первую очередь осознание глубины переживаемого кризиса и общий поиск того, что может быть опорой для силы народа в его стремлении преодолеть деградацию страны. Такими опорами, по мысли Моисеева, способны стать человеческий потенциал, коллективный интеллект, создание очагов высоких технологий, «организация Севера Евразийского суперконтинента», российский опыт взаимодействия народов, принадлежащих к разным цивилизационным типам, выдвижение идей развития, способных вдохновить народ на целенаправленные и энергичные усилия.